Biotehnologie

Biotehnologie (din greaca βίος, bìos = "viață", τέχνη, téchne = "artă", în sensul de "expertiză", "știind cum se face", "știind cum să funcționeze" și λόγος, lògos = "studiu ") este o ramură a biologiei care privește" utilizarea ființelor vii pentru a obține bunuri sau servicii utile pentru satisfacerea nevoilor societății ", dar și aplicarea și studiul oricărei tehnologii dezvoltate sau dezvoltate de om în domeniul biologiei.

Dintre definițiile disponibile, cea mai completă este, fără îndoială, cea elaborată de Convenția privind diversitatea biologică (CBD) ^[1] :

„Biotehnologie” înseamnă orice aplicație tehnologică care utilizează sisteme biologice, organisme vii sau derivații acestora, pentru a produce sau modifica produse sau procese pentru o utilizare specifică.

În limbajul cotidian, termenul la plural ( biotehnologii ) este folosit mai frecvent pentru a indica pluralitatea tehnologiilor dezvoltate și câmpurile relative de aplicare.

Un sistem de documentare a gelului care arată rezultatele unei electroforeze pe gel pe un monitor conectat

Istorie

• 8000 î.Hr . : recoltarea semințelor pentru obținerea recoltei și confirmarea în Mesopotamia a utilizării frecvente a încrucișării ( selecție artificială ) în scopul îmbunătățirii animalelor ;
• pre 6000 î.Hr . : producția de bere de către sumerieni și babilonieni ;
• 6000 î.Hr .: drojdii utilizate (de exemplu în Egipt ) pentru primele fermentații pentru a produce bere , vin și pâine ;
• 4000 î.Hr . : producerea în China de iaurt și brânză prin fermentarea bacteriilor de tip lactic acid ;
• 2000 î.Hr . : în Vedele indiene se vorbește despre modificări genetice aplicate scopului întineririi (astăzi se presupune că este posibil să acționăm direct asupra efectelor îmbătrânirii acționând asupra mitocondriilor);
• 1500 : cu marile descoperiri geografice, difuzarea largă a speciilor de plante din locurile lor de origine în întreaga lume;
• 1675 : Anton van Leeuwenhoek descoperă existența microorganismelor la microscop ;
• 1857 : Gregor Mendel descoperă legile moștenirii ;
• 1919 : Károly Ereky, un agronom maghiar, folosește pentru prima dată termenul „biotehnologie”;
• 1953 : James Watson și Francis Crick descriu structura dublei spirale a ADN-ului ;
• 1972 : se constată că compoziția ADN-ului uman este 99% identică cu cea a cimpanzeilor și gorilelor ;
• 1975 : Georges Köhler , Niels Kaj Jerne și César Milstein înființează producția de anticorpi monoclonali ;
• sfârșitul anilor șaptezeci - începutul anilor optzeci : se dezvoltă tehnologia ADN-ului recombinant . Bacteria procariotă Escherichia coli este proiectată pentru a produce molecule precum insulina în forma sa umană (aproximativ 5% dintre diabetici sunt alergici la insulina administrată anterior de origine animală);
• 1983 : Kary B. Mullis a perfecționat tehnica reacției în lanț a polimerazei (Polymerase Chain Reaction sau PCR), va revoluționa lumea biotehnologiei;
• 1994 : Administrația SUA pentru Alimente și Medicamente (FDA) aprobă primul aliment modificat genetic: roșia „Flavr Savr”;
• 1997 : grupul de lucru coordonat de Ian Wilmut de la Scottish Roslin Institute clonează pentru prima dată un mamifer mare, oaia ( Dolly ), utilizând ADN-ul a două celule de oaie adulte;
• 2000 : Proiectul genomului uman este finalizat;
• 2002 : genomul plantei de orez , principala sursă nutrițională a două treimi din populația pământului, este secvențiat în întregime. Orezul este prima specie de utilizare agricolă care este complet secvențiată;
• Mai 2007 : numărul brevetului 20070122826, intitulat „Genomul bacterian minim”, adică ființa vie cu cea mai mică structură genetică, capabilă de o viață proprie, este depusă la Oficiul SUA pentru brevete și mărci .

Descriere

Biotehnologiile reprezintă o metodă suplimentară disponibilă agriculturii: deoarece fac posibilă inserarea unor gene specifice în plante, chiar și din specii foarte diferite, a căror funcție este cunoscută pentru a transmite informații în generațiile următoare. Prin urmare, îmbunătățirea genetică nu este altceva decât un sistem pentru optimizarea selecției naturale și creșterea randamentului și a rezistenței la boli. Biotehnologiile nu sunt o invenție strict legată de vremurile noastre, dar au apărut și utilizate timp de multe secole pentru fermentarea vinului și a berii sau pentru dospire.

Există, de asemenea, numeroase aplicații în domeniul bioremediatiei (tratarea, reciclarea și remedierea deșeurilor prin microorganisme active).

Există aplicații care, deși nu utilizează microorganisme, sunt clasificate ca biotehnologice. De fapt, biotehnologiile sunt utilizate pe scară largă în dezvoltarea de noi terapii medicale sau instrumente diagnostice inovatoare. Tehnicile de microarray ADN și ARN utilizate în genetică și radiotracere utilizate în medicină sunt exemple excelente.

Biotehnologia în ingineria genetică vede utilizarea organismelor modificate genetic. Microorganismele precum Escherichia coli sau unele bacterii pot fi utilizate pentru sinteza substanțelor precum insulina sau antibioticele. Celulele de mamifere modificate genetic sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în biosinteza medicamentelor. Noile aplicații promițătoare sunt legate de biosinteza medicamentelor prin intermediul organismelor vegetale.

Aplicațiile din centrul multor dezbateri sunt cele potrivite pentru producția de animale și plante transgenice (cum ar fi porumbul BT) cunoscute tuturor ca OMG-uri .

Biotehnologia a înlocuit companiile de calculatoare din portofoliul stocurilor de tehnologie listate la bursă ( NASDAQ ). Dintre cele 1300 de companii de biotehnologie care operează în SUA, doar 35 (3%) sunt profitabile; ceilalți sunt în pierdere. În ciuda acestui fapt, prețurile acțiunilor sunt în creștere ca în zilele bulei speculative ale economiei nete, unde prețurile acțiunilor au crescut pe parcursul anilor nouăzeci pentru a se dezumfla și a reveni la prețurile din deceniul precedent.

Principalul instrument utilizat de biotehnologii este ingineria genetică , adică manipularea ADN-ului pentru a construi noi informații genetice. ADN-ul, molecula din care sunt formate gene individuale și genomi întregi, poate fi acum remodelat în laboratoarele de inginerie genetică. Prin manipulări care sunt acum în uz comun, este posibil să se construiască gene noi sau chiar organisme întregi care nu au existat încă. Tehnicile de inginerie genetică constau în esență în izolarea genei, identificarea și reproducerea ei în copii identice ( clonare ). De asemenea, este posibil să introduceți gene noi în genomi sau să le eliminați, creând astfel noi organisme numite transgenice. În cele din urmă, ingineria genetică face posibilă punerea diagnosticelor prenatale pe embrioni și dezvăluirea oricăror boli genetice.

Branche

Există aproximativ 10 ramuri ale biotehnologiei, dintre care cele mai multe sunt identificate în jargonul internațional cu una dintre culorile curcubeului ^{[2] [3] [4]} :

• Biotehnologia roșie sau „ biotehnologia medicală, farmaceutică și veterinară”: este sectorul biotehnologiei care se ocupă cu procesele biomedicale și farmaceutice . Se ocupă cu descoperirea, extragerea, izolarea sau fabricarea ingredientelor active , producerea de vaccinuri și dezvoltarea de noi tehnici pentru analiza și diagnosticarea bolilor și a terapiilor genetice și celulare conexe (în special utilizarea metodei CRISPR pentru terapia genică și utilizarea celulelor stem pentru medicina regenerativă ) să fie aplicat atât oamenilor, cât și altor animale. Sub-ramurile sale sunt „biotehnologii moleculare”, „biotehnologii celulare” și „biotehnologii de reproducere”, identificate cu aceeași culoare;
• Biotehnologia verde sau „ biotehnologia agricolă sau vegetală”: este sectorul biotehnologiei care se ocupă cu procesele agricole . Este dedicat dezvoltării de produse OMG , antioxidanți , bioreactoare și bioinsecticide și creării de noi tehnici de cultivare (cum ar fi micropropagarea ) și metode de îmbunătățire a fermentației ;
• Biotehnologia galbenă sau „biotehnologia alimentară”: este sectorul biotehnologiei care se ocupă cu studiul alimentelor , compoziția și proprietățile lor, cu un interes deosebit pentru sănătatea umană și animală. De asemenea, le caută posibile prezențe de contaminanți și toxici și se dedică studiului aspectelor lanțului de aprovizionare . În cele din urmă, se poate adresa producției anumitor alimente, cum ar fi alimente modificate genetic , funcționale , nutraceutice , fără gluten , fără lactoză și ușoare (adică cu un conținut redus de acizi grași saturați ). Biotehnologiile verzi și biotehnologiile galbene sunt adesea considerate împreună ca „biotehnologii agroalimentare” și identificate cu culoarea verde;
• Biotehnologia albă sau „biotehnologia industrială”: este sectorul biotehnologiei care se ocupă cu procesele de interes industrial . Principalele aplicații din acest sector implică utilizarea enzimelor pentru a accelera reacțiile chimice și a le îmbunătăți randamentul;
• Biotehnologia gri sau „biotehnologia mediului”: este sectorul biotehnologiei care se ocupă cu protejarea și protecția mediului și a biodiversității . Se concentrează pe detectarea, trasabilitatea și îndepărtarea poluanților , xenobiotilor și a contaminanților nocivi din diversele medii ecosistemice, pe bioremediere și reciclarea deșeurilor , în principal folosind enzime sau folosind organisme precum bacterii , ciuperci sau plante . De asemenea, este dedicat dezvoltării biocombustibililor . Biotehnologia brună sau „biotehnologia solului” este una dintre ramurile sale care se ocupă cu remedierea solului , în special cele aride și deșertice, provenind din specii care sunt extrem de rezistente la aceste tipuri de soluri;
• Biotehnologia albastră sau „biotehnologia marină”: este sectorul biotehnologiei care se ocupă cu aplicarea cunoștințelor și tehnicilor de biologie moleculară organismelor marine și de apă dulce în scopul dezvoltării bunurilor și serviciilor utile societății;
• Biotehnologia aurului sau „biotehnologiile și nanobiotecnologiile bioinformatice”: este sectorul care privește bioinformatica , o disciplină care vizează crearea bazelor de date care să fie utilizate pentru conservarea și cercetarea informațiilor biologice în scopuri multiple. Acest sector include, de asemenea, nanotehnologiile , ambele legate de biotehnologii;
• Biotehnologia neagră / întunecată sau „biotehnologia bioteroristă”: este sectorul biotehnologiei legat de bioterorism . Studiază proprietățile microorganismelor și substanțelor de a le utiliza în producerea armelor biologice sau de a neutraliza efectele lor dăunătoare;
• Biotehnologia violetă sau „ biotehnologia legală și etică”: este sectorul care se concentrează pe studiul aspectelor juridice, morale și etice referitoare la biotehnologii;
• Biotehnologia portocalie sau „biotehnologia populară”: este sectorul biotehnologiei care răspunde de răspândirea cunoștințelor, descoperirilor și noțiunilor despre această disciplină în societate și de formare în acest sector ^[5] .

În ceea ce privește ramura „biotehnologiei avansate”, care include toate celelalte ramuri, în special în ceea ce privește „biotehnologia medicală, farmaceutică și veterinară” și „biotehnologia industrială”, aceasta este identificată în jargonul internațional în biotehnologia roșie și, prin urmare, cu culoarea roșu.

Cursuri de licență

Cursuri de trei ani și masterat în biotehnologie au fost activate în multe universități italiene și au scopul de a oferi studentului o stăpânire adecvată a conținutului științific și a metodelor acestei discipline.

Majoritatea cursurilor de licență includ un curs de trei ani care se încheie cu un stagiu și o teză, fie experimentală, fie compilată. Un curs de acest tip are ca scop să-l facă pe elev să dobândească abilitățile cognitive, tehnicile și comportamentele relevante pentru un studiu modern și o metodologie de cercetare care vizează utilizarea funcțiilor biologice și a sistemelor pentru producerea de bunuri sau servicii utile pentru societate.

În plus față de disciplinele științifice de bază ( matematică , fizică , chimie ), aproape toate cursurile de licență în biotehnologie includ studiul unor discipline precum biologia moleculară , genetică , biochimie , microbiologie , citologie , histologie , inginerie genetică și subiecte specifice care variază în funcție de adresa (cea mai frecventă: biomedicală, farmaceutică, veterinară, industrială, agricolă, alimentară și de mediu). Cursurile de licență în biotehnologie, pe lângă tratarea problemelor biotehnologice, includ cursuri dedicate cunoașterii problemelor economice și etice legate de tratarea produselor biotehnologice.

Notă

Bibliografie

• Adriana Bazzi, Paolo Vezzoni, Biotehnologiile vieții de zi cu zi , Bari, Editori Laterza, 2003.
• Cristina Serra, Biotehnologii , Roma, Editori Riuniti, 1998.
• Giovanni Magnera, Francesca Pirro, Biotehnologii în sectorul textil: managementul calității , Roma, New Culture Editions, 2009.
• Giuliana Vinci, Donatella Restuccia, Francesca Pirro, Inovație și competitivitate: biotehnologie și dezvoltare durabilă , Roma, Universe Publishing Company, 2010.
• Lilia Alberghina, Enrico Cernia, Biotehnologie și bioindustrie , UTET, 1996.

Elemente conexe

Alte proiecte

• Wikționarul conține dicționarul lema «biotehnologie »
• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre biotehnologie

linkuri externe

• Biotehnologie , pe Treccani.it - ​​Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene .
• ( IT , DE , FR ) Biotehnologie , pe hls-dhs-dss.ch , Dicționar istoric al Elveției .
• ( EN ) Biotehnologie , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
• ( EN , FR ) Biotehnologie , pe Enciclopedia canadiană .
• ( RO ) Lucrări referitoare la biotehnologie , în biblioteca deschisă , arhiva Internet .
• Biotehnologia în industria chimică

Portalul de biologie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de biologie